一种基于视线方法计算宇宙微波背景各向异性

我们提出了一种新的计算线性宇宙微波背景 (CMB) 各向异性谱的方法，基于对光子过去光锥上源的积分。在该方法中，温度各向异性表示为几何项与源项乘积的时间积分。几何项由径向本征函数给出，这些本征函数不依赖于特定的宇宙模型。源项可表示为光子、质子和度规扰动的函数，所有这些扰动都可通过少数微分方程计算。这种分离明确区分了动力学效应与几何效应对 CMB 各向异性的影响。更重要的是，这使得计算时间显著降低，因为源项随波长变化缓慢，仅需在少数点计算。几何项虽振荡幅度远大于源项，但不依赖于特定模型，可提前预计算。与不分离两项的标准方法相比，后者需要计算次数大幅增加。该新方法可将 CPU 时间降低约两个数量级，仅需在工作站上几分钟即可完成单个模型的计算。该方法特别适用于从下一种实验将可实现的 CMB 各向异性和极化测量中精确确定宇宙学参数。实现该方法的程序可向作者索取。